近日，中国科学技术大学信息科学技术学院与工程科学学院联合研究团队在超材料领域取得重大突破，提出基于电热晶格超材料（ETLM）的创新解决方案，成功实现电、热双场的可重编程协同调控。相关研究成果以 “Electrothermal Lattice Metamaterials for Concurrent Electric and Thermal Fields Control of Dual-Functional Meta-Devices” 为题，于 11 月 3 日发表在材料领域国际顶级期刊《Advanced Materials》上，为多物理场智能调控技术的发展奠定重要基础。
在电子器件、能源管理等高端技术领域，电、热场的精准调控是需求，但两者本质上相互耦合，且传统超材料多为静态设计，难以实现定制化、独立化的双场调控，这一难题长期制约着相关领域的技术升级。针对这一挑战，中科大研究团队创新性地采用模块化设计策略，构建了电热晶格超材料的统一拓扑框架。
据介绍，该超材料通过高导热、高导电的连接桥将单个晶格单元互联，确保相邻单元间的场梯度趋近于零，实现能量在材料内部高效无失真传输；同时，晶格单元采用低高度设计，连接桥则为更高结构，进一步强化定向传导性能。研究团队发现，仅需调整晶格单元的空间排布与几何形态，即可灵活实现电、热场的协同塑形，完成场隐身、场聚集、场旋转等多种功能，彻底突破了传统双场超材料的静态局限与调控耦合瓶颈。
“这种基于几何逻辑的设计范式，为复杂多物理场环境下的应用提供了全新思路。” 研究人员表示，电热晶格超材料不仅为电、热场定制化协同调控提供了统一平台，还将推动智能能源管理、场响应电子器件、可定制超器件等领域的技术研发，具有广泛的应用前景。未来，团队将进一步优化晶格单元设计与制备工艺，持续提升材料的调控与应用范围，助力超材料技术在更多高端领域实现实际落地。
据悉，该研究成果由中国科大学士生团队协同完成，硕士生李佳昌、博士生曹先荣、本科生张子昂为论文作者，曹先荣博士、叶宏教授、何立群教授、赵刚教授为通讯作者。研究工作得到了中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项（B 类先导专项）、国家自然科学基金项目及国家重点研发计划的大力支持。